Em 2 de dezembro de 2021, a empresa espacial comercial Rocket Lab revelou a arquitetura detalhada de seu foguete Neutron pela primeira vez. Em um evento transmitido ao vivo, a empresa apresentou todos os novos elementos que farão deste lançador de “megaconstelação” um sério candidato nos próximos anos. Isso inclui detalhes atualizados sobre o design, materiais, propulsão e arquitetura de reutilização do foguete.
Este novo veículo baseia-se na experiência do Rocket Lab com seu foguete Electron, o pequeno lançador de satélite que estreou em 2017. Este foguete composto de carbono leve de dois estágios contou com o primeiro ciclo de alimentação de bomba elétrica pronto para voo (também conhecido como Rutherford) motor para lançar cargas úteis de 300 kg (661 lbs). Com 22 lançamentos e 107 satélites implantados até o momento, o Electron se tornou o mais lançado nos EUA. foguete desde 2019.
No verão e no outono de 2020, o Rocket Lab começou a fazer experiências com a reutilização, recuperando um impulsionador de primeiro estágio Electron com um helicóptero e uma rede. Com base nessa base, a Rocket Lab começou a trabalhar em um foguete reutilizável que apresentaria a mesma capa de composto de carbono e recursos atualizados. Em 1º de março de 2021, o CEO do Rocket Lab, Peter Beck, deu uma primeira olhada em seu foguete Neutron, um veículo de lançamento de classe de carga útil de 8 toneladas para atender ao mercado de megaconstelação de satélites.
Na época, Beck apresentou um projeto para um foguete reutilizável de dois estágios de 40 metros (130 pés) que poderia transportar 8.000 kg (17.600 lbs) para a órbita terrestre baixa (LEO) e 1.500 kg (3.300 lbs) para Marte ou Vênus. No evento transmitido ao vivo que ocorreu na semana passada, Beck forneceu detalhes atualizados sobre o foguete, que incluíam uma nova forma, um novo motor, um novo casco e alguns recursos de design pouco ortodoxos. Esses incluem:
– O novo motor de foguete Archimedes projetado para confiabilidade e reutilização;
– Design exclusivo da carenagem ‘Hungry Hippo’ cativo para permitir o primeiro estágio simplificado e a reutilização da carenagem;
– Estrutura de composto de carbono, tornando Neutron o primeiro veículo de lançamento grande de composto de carbono do mundo;
– Projetado para pouso propulsivo de “retorno ao local de lançamento”.
Além disso, o Rocket Lab agora indica que, embora uma carga útil de 8.000 kg para LEO seja padrão para o Neutron, o design atualizado irá acomodar uma carga útil máxima de quase o dobro do LEO – 15.000 kg (33.070 lbs). Como Beck resumiu, o foguete Neutron é como os foguetes deveriam ser em 2050, com capacidade de reutilização total e feito sob medida para o crescente mercado de “megaconstelação” de satélites:
“O Neutron não é um foguete convencional. É uma nova geração de veículos de lançamento em que a confiabilidade, a reutilização e a redução de custos estão embutidas no design avançado desde o primeiro dia. O Neutron incorpora as melhores inovações do passado e as combina com tecnologia de ponta tecnologia e materiais para entregar um foguete para o futuro.
“Espera-se que mais de 80 por cento dos satélites a serem lançados na próxima década sejam constelações, que têm necessidades únicas de implantação que o Neutron é o primeiro veículo a atender especificamente. Como fizemos com o Electron, em vez de começar com um projeto de foguete tradicional , focamos nas necessidades de nossos clientes e trabalhamos a partir daí. O resultado é um foguete com o tamanho certo para a demanda do mercado e que pode ser lançado com rapidez, frequência e preço acessível. ”
Novos reservatórios e motores
Como observado, o Rocket Lab foi o pioneiro no uso de conchas compostas de carbono para foguetes orbitais com seu foguete Electron. O primeiro estágio do Neutron também terá um invólucro composto de carbono, mas feito de um novo material composto de carbono especialmente formulado que é leve, forte e robusto o suficiente para suportar o calor intenso e a pressão causados por repetidos voos espaciais e reentradas.
A estrutura composta de carbono do Neutron será feita usando um sistema automatizado de colocação de fibra que pode construir metros de foguete de carbono em minutos. Isso permitirá a fabricação rápida junto com a capacidade de reutilização, tornando o Neutron o primeiro grande veículo de lançamento reutilizável de composto de carbono do mundo. O novo motor Archimedes, projetado e fabricado internamente pela Rocket Lab, também permitirá o reaproveitamento.
O Archimedes é um oxigênio líquido reutilizável (LOX) e um motor de ciclo gerador de gás metano, que pode gerar 1 meganewton de empuxo e 320 segundos de impulso específico (ISP). Graças à natureza leve do Neutron, o projeto do motor é menos complexo e requer menos empuxo quando comparado aos motores de foguete convencionais. Isso permite um processo de desenvolvimento mais rápido que permite uma produção econômica e rápida.
Sete desses motores impulsionarão o primeiro estágio do Neutron, enquanto um único motor de Arquimedes otimizado para vácuo acionará o segundo estágio.
Rocketlab Neutron meets MI6! ?
— Stefanie Schlang (@SchlangStefanie) December 10, 2021
My favorite part of today's Episode. ??@Peter_J_Beck @RocketLab @MoreMorganB @FelixSchlang @elonmusk @torybruno pic.twitter.com/E6raO0ArCN
Segundo estágio revolucionário e carenagens
Normalmente, as carenagens consistem em duas metades em forma de cone montadas no topo de um impulsionador de segundo estágio que envolve e protege as cargas durante o lançamento. Assim que o segundo estágio for implantado e atingir a altitude de implantação, essas carenagens serão separadas para implantar a carga. Tendo cumprido esta tarefa, as carenagens caem de volta à Terra, reentrando em nossa atmosfera e espirrando no oceano.
Como a SpaceX amplamente demonstrou entre 2018 e 2020, “pegar” carenagens de carga útil no mar é um processo desafiador. Na verdade, a frota de navios de resgate (Sra. Tree e Sra. Chief) só conseguia pegar carenagens com suas redes menos de 20% do tempo. Em 2021, a SpaceX anunciou que estava abandonando totalmente a ideia e iria recorrer a pescá-los fora da água a partir de então.
Em contraste, o foguete Neutron apresenta um novo design apelidado de “Hungry Hippo”, onde todo o segundo estágio e as carenagens são envolvidos no primeiro estágio do foguete. Em vez de cair, essas carenagens se abrirão amplamente para liberar o segundo estágio e a carga útil antes de fechar novamente para a reentrada com o primeiro estágio. Assim que o primeiro estágio pousar, um novo segundo estágio será integrado e o foguete será reiniciado.
O Rocket Lab está atualmente usando um projeto de segundo estágio dispensável feito de composto de carbono que mede 6 metros (20 pés) de comprimento e usa um único motor Archimedes otimizado para vácuo. Isso poupa o segundo estágio de muitas das condições extremas experimentadas durante o lançamento e reentrada, o que significa que eles podem ser mais leves e baratos (ou seja, sem a necessidade de blindagem pesada).
Este projeto elimina o difícil método de captura de carenagens no mar e leva a uma redução geral nos custos, enquanto aumenta a frequência de lançamento e flexibilidade.
Lançamento e aterrissagem
Embora o Rocket Lab tenha incorporado a recuperação aérea (usando um helicóptero e uma rede) para tornar o primeiro estágio do Electron reutilizável, todo o processo de design e desenvolvimento do foguete Neutron foi adaptado para garantir a reutilização. Primeiro, o formato do foguete é afilado e mais largo na parte inferior para fornecer uma base estável para pouso (o que também elimina a necessidade de sistemas de pouso ou pernas complexos).
Essa estrutura equilibrada significa que o Neutron pode ficar em pé com segurança sobre as pernas antes e durante a decolagem e retornar ao local de lançamento para fazer uma aterrissagem controlada e propulsiva. Isso elimina a necessidade de infraestruturas caras, como reforços e torres de lançamento e plataformas de pouso baseadas no oceano, e transporte de volta ao local de lançamento. Mais uma vez, o objetivo é reduzir custos ao eliminar despesas e, ao mesmo tempo, facilitar a reutilização e os lançamentos repetidos.
Em outros desenvolvimentos recentes, o Rocket Lab concluiu a construção de um novo local (Complexo de Lançamento Dois) nas instalações do Porto Espacial Regional Mid-Atlantic da NASA na costa da Virgínia. Esta instalação é onde a Rocket Lab espera conduzir o lançamento inaugural do foguete Neutron em 2024. A empresa também está no meio de um processo competitivo para selecionar uma produção de foguete e instalação de teste do motor Archimedes nos EUA. Costa leste.
Com esta expansão da frota e instalações do Rocket Lab, sem mencionar as novas ideias que informam o design de seu foguete Neutron, esta empresa com sede na Nova Zelândia provavelmente estará dando a outros serviços de lançamento espacial uma corrida pelo seu dinheiro. Isso inclui os “Três Grandes” – SpaceX, Blue Origin e Virgin Orbit – mas também os muitos provedores menores que surgiram nos últimos anos e planejam entrar no mercado de megaconstelação.
Publicado em 11/12/2021 14h38
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